一、場效應管介紹
場效應管全稱是金屬-氧化物半導體場效應晶體管，簡稱金氧半場效應晶體管，英文全稱是Metal Oxide Semicondutor Field Effect Transistor，取其英文全稱大寫首字母，簡稱MOS或MOSFET。它是電壓控制電流的元器件（即利用柵極電壓來控制漏極電流），導電情況取決於柵極電壓的高低。具有輸入電阻高（10^8~10^9Ω）、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易於集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點。它的漏極源極靜態伏安特性以柵極G-源極S之間的電壓Ugs（或Vgs）為參考變量，漏極D-源極S之間的電流Ids與柵極G-源極S之間的電壓Ugs（或Vgs）之間的關系由跨導Gm 決定。如下圖所示。
二、場效應管內部結構（以N溝道增強型場效應管為例）
用一塊P型硅半導體材料（有大量帶正電空穴）作襯底，在其面上擴散了兩個N型區（有大量帶負電自由電子），再在上面覆蓋一層二氧化硅(SiO2）絕緣層，最后在N區上方用腐蝕的方法做成兩個孔，用金屬化的方法分別在絕緣層上及兩個孔內做成三個電極：柵極G、源極S及漏極D，三者之間互相絕緣。如下圖所示。
三、場效應管種類
（1）、構造工藝
結型場效應管（全稱英文是 Junction Field Effect Transistor，簡稱JFET。）、絕緣柵場效應管（MOS管或MOSFET管）
（2） 、導電方式
分耗盡型（即柵極電壓為零時，漏極有較大電流。）與增強型（即當柵極電壓為零時，漏極D電流也為零，在加一定柵極電壓之后，漏極才有漏極電流。），結型場效應管均為耗盡型（即柵極電壓為零時，漏極有較大電流。），絕緣柵型場效應管既有耗盡型（即柵極電壓為零時，漏極有較大電流。），也有增強型（即當柵極電壓為零時，漏極電流也為零，在加一定柵極電壓之后，漏極才有漏極電流。）。
（3）、溝道材料型
N溝道、P溝道，其中N是負極的意思（代表英文中Negative），N型半導體在高純度硅中加入磷取代一些硅原子，在電壓刺激下產生自由電子（帶負電）導電，而P是正極的意思（代表英文中Positive）是加入硼取代硅，產生大量空穴（帶正電）。）。
（4）、
（5） 、
（6）、
四、場效應管工作原理（以N溝道增強型場效應管為例）
1、場效應管工作原理（以N溝道增強型場效應管為例）概括
要使N溝道NPN增強型場效應管正常工作，需在柵極G-源極S之間加正電壓Vgs（或Ugs）及在漏極D-源極S之間加正電壓Vds（或Uds），則產生流向漏極的正向工作電流Id。改變柵極G-源極S之間正電壓Vgs（或Ugs）的電壓，可控制流向漏極的工作電流Id。 如下圖所示。
2、場效應管工作原理（以N溝道增強型場效應管為例）詳細分析
（1）、當不給柵極G-源極S之間加電壓（即Vgs=0），漏極D-源極S之間有一個PN結，帶負電的電子從源極S流向漏極D，但漏極D-源極S之間有一個阻礙，就是P型硅半導體材料，帶有大量帶正電的空穴，大部分流過來的帶負電的電子被帶正電的空穴中和掉，且漏極D與襯底之間的PN結處於反方向，因此漏極D-源極S之間不能導電，如下圖所示。
（2）、如果在柵極G-源極S之間加一電壓Vgs（或Ugs）,此時柵極G與襯底可看做電容器的兩個極板，絕緣層和柵極G的界面上感應出正電荷，絕緣層和P型襯底界面上感應出負電荷，有可能將漏極D與源極S連接，形成導電溝道，則產生流向漏極D的正向工作電流Id，如下圖所示。
（3）、當在柵極G-源極S之間加上足以導通場效應管的電壓Vgs（或Ugs）時，絕緣層和柵極G的界面上感應出大量正電荷，絕緣層和P型襯底界面上感應出大量負電荷，而絕緣層和柵極G的界面上感應出的正電荷會吸引絕緣層和P型襯底界面上感應的負電荷，若加大導通場效應管的柵極G-源極S之間電壓Vgs（或Ugs），絕緣層和柵極G的界面上感應出的大量正電荷會不斷吸引絕緣層和P型襯底界面上感應的大量負電荷，形成一個具有大量負電荷的導電溝道，讓從源極S流向漏極D大量帶負電荷的自由電子順利通過，從而產生流向漏極D的正向工作電流Id，如下圖所示。
（4）、
（5）、
五、場效應管輸出特性曲線（以N溝道增強型場效應管為例）
場效應管輸出特性曲線是指柵極G-源極S之間電壓Vgs（或Ugs） 為定值時，流向漏極電流Id與漏極D-源極S之間電壓Vds（或Uds）的關系曲線，如下圖所示。
說明：由上圖可知，場效應管輸出特性可以分為三個區：截止區、恆流區、可變電阻區，分別對這三個區做如下說明。
（1）、截止區（或夾斷區）
當柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）> 柵極G-源極S之間開啟電壓Ugs(th)（或Vgs(th)）時，場效應管開始導通。若柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）< 柵極G-源極S之間開啟電壓Ugs(th)（或Vgs(th)），場效應管處於截止區，也叫夾斷區，靠近橫坐標的粉色部分，表示流向漏極D的正向工作電流Id為0，場效應管不能工作。
（2）、恆流區（或飽和區）
當滿足柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）≥ 柵極G-源極S之間開啟電壓Ugs(th)（或Vgs(th)）時，且漏極D-源極S之間電壓Uds（或Vds）≥ 柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）- 柵極G-源極S之間開啟電壓Ugs(th)（或Vgs(th)）時，場效應管進入恆流區，也叫飽和區，橫縱坐標中間的綠色部分。流向漏極D的正向工作電流Id不隨漏極D-源極S之間電壓Uds（或Vds）變化，主要決定於柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）。當場效應管用來做放大電路時，就是工作在恆流區（飽和區），相當於三極管的放大區。
（3）、可變電阻區
當滿足柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）> 柵極G-源極S之間開啟電壓Ugs(th)（或Vgs(th)），且漏極D-源極S之間電壓Uds（或Vds）< 柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）- 柵極G-源極S之間開啟電壓Ugs(th)（或Vgs(th)）時，場效應管進入可變電阻區，靠近縱坐標左邊的粉色部分。流向漏極D的正向工作電流Id隨着漏極D-源極S之間電壓Uds（或Vds）的增加而上升，兩者基本是線性關系，可以將其看作是一個線性電阻。當柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）不同時，場效應管的電阻阻值就會不同，相當於一個由柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）控制的可變電阻。
（4）、擊穿區
靠近恆流區（或飽和區）右邊的粉色部分，若漏極D-源極S之間電壓Uds（或Vds）不斷增大，PN結承受太大的反向電壓會被擊穿，工作時應該避免讓場效應管工作在該區域。
（5）、
（6）、
六、場效應管轉移特性曲線（以N溝道增強型場效應管為例）
場效應管轉移特性曲線是指漏極D-源極S之間電壓Uds（或Vds）為定值時，流向漏極電流Id與柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）的關系曲線，如下圖所示。
說明：由上圖可知， 當柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）大於4V時，流向漏極電流Id大幅度增加，而當柵極G-源極S之間電壓Ugs（或Vgs）到達6V時，流向漏極電流Id達到了最大值。
七、選用場效應管需要考慮的主要參數（以雙N溝道增強型WSP9926A場效應管為例）
（1）、柵極G的開啟電壓VT或柵閾值電壓VGS(th)
（2）、柵極G與源極S之間的電壓Vgs（或Ugs）或柵源電壓VGS
（3）、漏極D與源極S之間的電壓Vds（或Uds）或漏源電壓VDS
（4）、漏極D與源極S之間的最大電壓BVDSS或漏源擊穿電壓BVDSS
（5）、柵極G與源極S之間的電流Igs或柵源漏電流IGSS
（6）、漏極D與源極S之間的電流Ids或漏源漏電流IDSS
（7）、輸入電阻Rgs（即柵極G與源極S之間的電阻）或柵極G電阻Rg
（8）、導通電阻Rds（即漏極D與源極S之間的電阻）或靜態漏源導通電阻RDS(ON)
（9）、正向跨導gfs（指場效應管漏極D與源極S之間的電流Ids或漏源漏電流IDSS變化值與柵極G與源極S之間的電壓Vgs（或Ugs）或柵源電壓VGS變化值之間的比值）
（10）、低頻噪聲系數NF
（11）、工作環境溫度
八、場效應管電路符號判斷（以N溝道或P溝道增強型場效應管與N溝道或P溝道耗盡型場效應管為例）
（1）、場效應管N溝道或P溝道區分
采用PN結類比方式可以區分場效應管是N溝道還是P溝道，依據是場效應管元器件圖形符號的箭頭方向符合PN結工作方向，如下圖所示。
（2）、場效應管增強型或耗盡型區分
漏極D、箭頭方向和源極S連成一條線屬於耗盡型，漏極D、箭頭方向和源極S各自分開屬於增強型。
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九、場效應管實物判斷（以N溝道或P溝道增強型場效應管與N溝道或P溝道耗盡型場效應管為例）
十、場效應管的應用電路（以N溝道或P溝道增強型場效應管為例）
由上圖發現不管是NMOS驅動LED電路還是PMOS驅動LED電路，都存在一個電阻Rgs，這個電阻Rgs在電路中起到什么作用？解釋如下：
原來在MOS管（場效應管）內部結構，柵極G、源極S與漏極D這三個極被一層絕緣層二氧化硅隔離，相當於存在一個可存電或放電的電容器（即寄生電容）。通過下面的電路可以了解到電阻Rgs的作用。
由上圖可知：不管是NMOS驅動LED電路還是PMOS驅動LED電路，加入電阻Rgs，可以對電容的電壓進行及時釋放，避免G極（柵極）在沒有控制信號的情況下，產生誤操作。